们展示了一个美好的发展前景。但不可否认的是，由于技术条件的制约，目前生物燃料电池
的研究和使用还处于不成熟阶段：电池的输出功率小、使用寿命短。例如美国得克萨斯大学
亚当・海勒博士研制的葡萄生物电池能提供的功率仅为

2.4 微瓦，这说明要点燃一个小灯

泡需要

100 万株葡萄，并且产电能每天都在衰减。由此导致生物燃料电池的使用范围非常狭

小，远没有达到全面推广的时期。研究人员正在积极研究，努力克服这一瓶颈。

 

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5.1 开发无介体生物燃料电池[5] 

　　有一类铁还原性微生物，由于其细胞膜上有丰富的细胞色素，表现出较强的电化学活
性，在生物电池中能直接将电子转移至阳极而不需要借助任何介体。研究表明

Rhodoferax 

ferrireduler 和 Geobacteraceae 种群的微生物都具有这种功能，它们在电池内发生的反应可表
示为：

 

　　

C6H12O6+6H2O+24Fe(

Ⅲ) →6CO2+24Fe(Ⅱ)+24H+ 

　　

+24e-。 

　　无介体生物燃料电池的优点主要表现为有充足的空间，有利于提高电子转移的效率和
速率。

 

　　

5.2 加强对电极的修饰[4] 

　　学者

Derek R. Lovley 等用石墨毡和石墨泡沫代替碳棒作为电池的阳极，研究发现电池

的电能输出大大增加，约为原来的三倍。说明增大电极的表面积可以增大吸附在电极表面的
微生物和酶的密度，从而增加电量的输出。

 

　　

Zhen He 等在微生物燃料电池中用微生物来修饰阴极，加快了氧气的还原反应速率，

极大地提高了电池输出的电流密度。

 

　　

5.3 选择合适的质子交换膜[4][6] 

　　质子交换膜能有效地维持电池两极室内酸碱度的平衡，保证电池反应的正常进行。

Liu

和

Logan 在电池的设计中取消了质子交换膜，结果发现电池的库仑输出效率由 55%降到了

12%；Min et al.研究发现如果氧气由阴极室进入阳极室，电池的库仑输出效率会从 55%降
至

19%。这说明质子交换膜的质量好坏关系到生物燃料电池的性能，选择合适的质子交换膜，

增强质子的穿透性而降低氧气的扩散成为了生物燃料电池开发中的一个重要环节。

 

　　

5.4 开发光化学生物燃料电池[5] 

　　利用光合细菌或藻类吸收太阳光，并将其转化成电能的装置称为光化学生物燃料电池。
科学家曾设计出这样的一种电池：用石墨作阳极，阳极室内有项圈藻和可溶性奎宁介体；
阴极也为石墨电极，电解质溶液为铁氰化钾。把这种电池先放在阳光下光照

10 小时，然后

在黑暗的环境中放置

10 小时，发现可产生 1mA 的电流（外电路电阻为 500 欧），只不过

光子转化成电子的效率只有

0.2%。后来人们又用 Synechococcus 细菌来代替项圈藻，发现转

化率可提高到

3.3%。